歧北凹陷東緣沙一下多物源綜合研究

孔令江,李煉民

(大港油田勘探開發(fā)研究院，天津300280)

歧北凹陷東緣沙一下多物源綜合研究

孔令江,李煉民

(大港油田勘探開發(fā)研究院，天津300280)

摘要：沙一下亞段是大港油田灘海中區(qū)的主要含油層段，目的層埋藏深，為深水重力流沉積體系。前人認(rèn)識沉積砂體分布主要是依據(jù)鉆井、測井和錄井資料勾繪的，地震資料應(yīng)用不足，多向物源演化和沉積相帶展布認(rèn)識不清。以地質(zhì)研究為基礎(chǔ)，重點(diǎn)開展地震沉積學(xué)及構(gòu)造特征與沉積分布研究，闡述了沙一下亞段不同沉積期的沉積展布特征,分析了物源體系和沉積演化特征以及構(gòu)造對沉積的控制作用。儲層預(yù)測成果在后期勘探、開發(fā)鉆井中得到了證實(shí)。

關(guān)鍵詞：多物源體系；重力流；地震沉積學(xué)；屬性優(yōu)化；調(diào)節(jié)帶；大港油田

中圖分類號：P618.13

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1674-3636(2015)02-0194-07

收稿日期：2014-08-20；修回日期：2014-09-10；編輯：陸李萍

基金項(xiàng)目：中國石油天然氣集團(tuán)公司科技專項(xiàng)“歧口富油氣凹陷大油氣田勘探及綜合配套技術(shù)研究”(2008E-0601)課題：“歧口凹陷灘海分層系含油氣評價(jià)及目標(biāo)優(yōu)選”、“濱海一區(qū)與埕海三區(qū)開發(fā)概念方案研究”、“馬東東沙一下儲層分布及預(yù)測研究”、“馬東東地區(qū)儲層精細(xì)預(yù)測研究與應(yīng)用”

作者簡介：孔令江(1979—)，男，工程師，石油地質(zhì)專業(yè)，主要從事地震解釋與儲層橫向預(yù)測,E-mail:365070501@qq.com

doi:10.3969/j.issn.1674-3636.2015.02.201

0引言

歧北凹陷是黃驊坳陷次級負(fù)向構(gòu)造單元，其東緣處于灘海中區(qū)，緊鄰歧口凹陷與歧北凹陷(圖1)，油氣資源豐富。該區(qū)沙一下亞段沉積期構(gòu)造相對穩(wěn)定，湖盆開闊，是黃驊坳陷滄東物源、燕山物源和埕寧隆起物源的交匯區(qū)，發(fā)育多物源沉積體系。沙一下亞段地層厚300～400 m,埋深3 800～4 800 m，多數(shù)研究者認(rèn)為是斷陷穩(wěn)定期重力流沉積(胡耀軍等，2002；宋鹍等，2005；王少軍等，2012)。濱Ⅰ油組至板4油組發(fā)育正旋回砂泥巖薄互層，板3油組為湖相泥巖沉積，板2油組西部bs24等井呈正旋回沉積，東部gs78井及bh28井板2油組底泥頂砂，橫、縱向差異表明各期沉積特征不同。前人在該區(qū)沉積體系研究中可能存在縱向劃分過粗、研究范圍偏小、缺乏有效地震信息支撐等問題，對板2油組上部東、西部差異的研究也不多。針對以上情況，在地質(zhì)研究的基礎(chǔ)上重點(diǎn)開展地震沉積學(xué)及構(gòu)造特征與沉積相的分布研究，以厘清不同物源體系各期沉積相帶展布特征及構(gòu)造對沉積的控制作用。

圖1　歧北凹陷東緣區(qū)域位置圖Fig.1　Map showing regional location of the easternmargin of Qibei sag

1鉆井沉積特征

1.1　沉積構(gòu)造

沙一下亞段沉積構(gòu)造現(xiàn)象較為豐富,具典型特征的有遞變層理、平行層理、波狀層理、粒序?qū)永怼蜗蛩餍睂永?、交錯(cuò)層理等。除各類層理構(gòu)造外,還有諸如槽模、溝模、重荷模、撕裂等沉積構(gòu)造,多井板2油組巖芯見泥礫、變形泥礫等重力流沉積特征。

1.2　粒度分布特征

C-M圖形為一近平行于C=M基線的長條形，顯示濁流沉積的特征。概率累積曲線存在2段、3段和多段3種類型，反映了重力流向牽引流轉(zhuǎn)化及波浪對砂體的改造作用(胡耀軍等，2002)。

1.3　沉積旋回性

鉆井取芯證實(shí)存在2種層序類型：一種為向上變粗的反旋回層序,另一種為向上變細(xì)的正旋回層序。bs24井沙一下亞段為典型正旋回沉積,而gs16-16井為典型的反旋回，代表兩類重力流沉積。沙一下亞段多期沉積砂體橫向遷移，縱向疊置，底面與泥巖多突變接觸，僅bs24井、gs78井和bh28井板2油組顯示相對厚的砂層。

西部bs24等井呈正旋回沉積，東部gs78井及bh28井板2油組底部泥巖沉積，砂巖發(fā)育在板2油組頂部，胡耀軍等(2002)預(yù)測東部和西部可能分屬不同的重力流水道沉積，但沒有給出相關(guān)證據(jù)。

2地震沉積學(xué)研究

張延章等(2001)、程立華等(2008)應(yīng)用地震資料對該區(qū)進(jìn)行過沉積儲層的相關(guān)研究，取得了較多成果，但對該區(qū)存在的問題還難以解釋。1998年, 曾洪流等利用地震資料制作地層切片,首次使用了地震沉積學(xué)一詞。研究區(qū)目的層埋藏深、主頻低，難以從地震剖面上識別沉積現(xiàn)象，故以地震沉積學(xué)研究為主。該區(qū)地震解釋面積多達(dá)550 km2，工區(qū)范圍大、時(shí)窗小、時(shí)窗不規(guī)則是主要難題。

2.1　地震資料分析

研究區(qū)目的層段埋深基本在4 000 m以上，地震資料主頻低于20 Hz，理論分辨厚度37.5 m，道間距25 m。剖面未見可識別的沉積現(xiàn)象，但從多井的標(biāo)定結(jié)果看，井震一致性良好(圖2)。

圖2　bs24井合成地震記錄Fig.2　Synthetic seismogram of the well bs24

2.2　信息優(yōu)化提取

地層切片是最為常用的地震沉積學(xué)研究手段，在劃分了單一縱向沉積單元基礎(chǔ)上，開展優(yōu)化提取，結(jié)合沉積學(xué)及構(gòu)造特征綜合解釋，關(guān)鍵是等時(shí)界面質(zhì)量，屬性選擇，窗口優(yōu)化。

2.2.1等時(shí)界面等時(shí)界面的質(zhì)量控制是地震沉積學(xué)研究的首要問題，板2油組頂、板3油組底地震反射特征清楚，濱Ⅰ油組底特征為中等連續(xù)弱反射。在等時(shí)界面解釋中，注意了斷層發(fā)育區(qū)的精細(xì)解釋，最大程度地降低斷層干擾對屬性成像的影響。

2.2.2屬性的選擇地震沉積學(xué)研究中，恰當(dāng)?shù)剡M(jìn)行屬性選擇能保證地震提取信息與地質(zhì)研究內(nèi)容的一致。從實(shí)際工作看，缺乏地震、地質(zhì)綜合研究及提取過程優(yōu)化，在等時(shí)界面控制下，提取眾多屬性的方法可能使問題更復(fù)雜。屬性分類方法很多(表1)，從大港油田灘海地區(qū)實(shí)際應(yīng)用來看，研究沉積儲層一般以振幅類屬性最好；相干類屬性也能用于沉積儲層研究，一般以曲流河沉積為主；其他結(jié)構(gòu)類屬性如傾角等某些情況下也具有進(jìn)行沉積儲層研究的能力，但一般用于刻畫地質(zhì)異常等。研究區(qū)主要發(fā)育水下重力流沉積體系與深湖相泥巖背景在橫向上存在較強(qiáng)的能量差異，因而研究中主要使用振幅類屬性。

表1　屬性類別及其描述內(nèi)容

為分析研究區(qū)沉積演化特征，除提取沙一下亞段板2下油組、板4下油組和濱Ⅰ油組屬性外，還提取了沙二段頂部和沙一上亞段下部振幅屬性。從提取的5個(gè)目標(biāo)段的振幅屬性圖看(圖3、圖4)，常規(guī)地震不可見、變密度剖面可見但難以解釋的沉積現(xiàn)象，屬性上清晰可見，并與剖面準(zhǔn)確吻合，近年所鉆的gs25-38和bs1601H也證實(shí)了沉積儲層的研究結(jié)果。

圖3　歧北凹陷東緣板2下油組振幅屬性圖Fig.3　Amplitude attribute of the lower oil formation Ban 2 in the eastern margin of Qibei sag

圖4　歧北凹陷東緣濱Ⅰ油組振幅屬性圖Fig.4　Amplitude attribute of the oil formation Bin I in the eastern margin of Qibei sag

2.3　分期多物源沉積體系演化

沙二上亞段和濱Ⅰ油組兩者的沉積體系展布相同，均以南部物源特征最明顯，整體舌狀北西向進(jìn)入歧北凹陷，兼具水道特征，分支河道不發(fā)育，末端呈現(xiàn)鳥足狀。北部物源的重力流水道沉積特征還不十分明顯，西部物源呈扇狀，各物源界限較清楚。

板4油組沉積期南部物源衰退，北部、西部物源發(fā)育，尤以北部最明顯，物源體系呈現(xiàn)南退北進(jìn)的特點(diǎn)(圖5)。

圖5　歧北凹陷東緣板4油組振幅屬性圖Fig.5　Amplitude attribute of the oil formation Ban 4 in the eastern margin of Qibei sag

板2油組下沉積期南部物源體系已經(jīng)退出歧北凹陷，發(fā)育北部和西部2套物源體系，以北部物源為主。bs24與gs16-16井分別位于兩大物源體系不同類型重力流沉積體系上，呈現(xiàn)不同的沉積序列，北部物源控制的bs24井發(fā)育水道型重力流，西部物源控制的gs16-16井發(fā)育階地型重力流。與認(rèn)為北部物源沉積呈北東向進(jìn)入歧北凹陷不同(程立華等,2008；王少軍等，2012)，北部物源發(fā)育2條北北東向重力流水道，向東遷移，向南進(jìn)積，兩條水道邊界清楚。地層振幅屬性圖中，主水道、分支水道及末端扇狀沉積特征明顯，gs24-22井、bs24井和gs47井位于同一重力流主水道上，但砂體發(fā)育特征并不相同，同一重力流水道的3段具有各自的沉積特征。gs24-22井砂地比高但單層厚度薄，界面多突變接觸，顯示河道橫向遷移快，縱向疊置發(fā)育；bs24井具有明顯正旋回特征，底部發(fā)育厚層，向上逐層減薄，水道發(fā)育穩(wěn)定；位于水道末端的gs47井為低砂地比的湖相泥夾薄層砂沉積。

受高阻屏蔽影響，高阻層下的板2上油組地層切片難以獲取。東部gs78、bh28井板2上油組砂體發(fā)育，下油組湖相泥質(zhì)沉積，區(qū)別于西部，表明兩條北北東向重力流水道沉積的演化也不完全相同。歧東上升盤qd3-1和ch39等井板2油組發(fā)育砂泥巖而非歧東上升盤典型的白云巖、泥灰?guī)r和油頁巖互層形成的特殊巖性段。綜合分析認(rèn)為整個(gè)板2油組沉積期是西部水道逐步衰退、東部水道持續(xù)發(fā)育的過程。港東斷層下降盤重力流沉積則呈北西—南東向舌狀展布，與北北東向物源形成的重力流沉積局部界限不清楚。

沙一上亞段下部沉積整體呈北偏東向，主要是北部物源，來自港東斷層及北部物源均呈條帶狀北北東—南南西向延伸。結(jié)合前人的研究(蒲秀剛等，2009；曾威等，2012)及灘海南區(qū)的勘探、開發(fā)來看，沙一上北部物源進(jìn)一步向南進(jìn)積。

地震、地質(zhì)綜合研究表明，沙一下亞段濱Ⅰ、板4油組物源沉積體系繼承沙二段沉積特征，板3油組湖泛沉積后，板2油組沉積期北部物源快速向南推進(jìn)，板2油組沉積期北部物源局部已經(jīng)推進(jìn)到歧東斷層上升盤。

3構(gòu)造對沉積的控制作用

構(gòu)造控制著坳陷格局，決定了地層的展布，也與沉積相帶、類型形成密切相關(guān)。研究區(qū)二級斷層包括港東斷層、歧東斷層和南大港斷層，控凹陷二級斷層多，物源系統(tǒng)和沉積相帶演化復(fù)雜，構(gòu)造對沉積的控制具有典型特征。

西部物源體系的演化及沉積相帶、類型受控于港東斷層。港東斷層下盤濱Ⅰ油組沉積期和板2油組沉積期、沙一上亞段上部沉積期，西部物源分別呈扇形沉積、北西—南東向垂直港東斷層舌狀沉積、近南北向與港東斷層呈60°夾角條帶狀沉積，在與物源方向相反的控凹陷斷層控制下，形成反旋回沉積序列的階地型重力流。

南部物源體系則受構(gòu)造調(diào)節(jié)帶影響，南大港斷層與歧東斷層及張北斷層，傾末端逐漸靠攏，形成背向調(diào)節(jié)帶。國內(nèi)外有許多學(xué)者對于構(gòu)造調(diào)節(jié)帶進(jìn)行了大量研究(劉德來等，1994；鄔光輝等，1999；陳發(fā)景，2003；Faulds et al，2008)，也分析了裂陷盆地中調(diào)節(jié)帶對沉積作用的影響(漆家福，2007)。歧北凹陷東緣沙二段上部及濱Ⅰ油組地層沉積期，南部物源以構(gòu)造調(diào)節(jié)帶為通道呈南東—北西向進(jìn)入歧北凹陷并隨沉降中心的遷移而逐步衰退(圖6)；板4油組沉積期，南部物源已無明顯影響，板2油組沉積期已完全退出歧北凹陷。

黃驊坳陷構(gòu)造活動(dòng)集中于沙二段沉積初期和沙一中亞段沉積期，沙二沉積晚期和沙一下沉積期，斷陷活動(dòng)趨向穩(wěn)定發(fā)展階段(劉震等，1999)。沙一下沉積期后，構(gòu)造活動(dòng)逐步向南、向東遷移，直至新近紀(jì)(吳磊等，2006；廖遠(yuǎn)濤等，2008)，受斜坡邊緣斷裂系形成3級段階的控制，直至漸新世晚期坳陷邊界斷層羊二莊斷層的上升盤都沒有接受北部燕山物源沉積。新近紀(jì)中新世開始，埕北隆起斜坡區(qū)沉降并伴隨大量火山噴發(fā)作用，斜坡區(qū)可見中新世館陶組和明化鎮(zhèn)組沉積中埋藏的古山丘，沉降與巖漿作用可能一直延續(xù)至第四紀(jì)。黃驊坳陷南部的黃驊、鹽山、孟村等地第四系中、下更新統(tǒng)楊柳青組和固安組中可見火山巖(河北省、天津市區(qū)域地層表編寫組，1979)。這一構(gòu)造演化過程控制了物源體系演化，沙二沉積期南部物源最遠(yuǎn)可達(dá)港東斷層，沙一下沉積期開始北部物源總體向南延伸，南部物源總體逐步衰竭。

4結(jié)論

(1)獲得了清晰的單一縱向沉積單元地震沉積學(xué)信息，厘清了不同物源體系的沉積演化、沉積相帶展布及構(gòu)造對沉積的控制作用；也解釋了東部gs78井區(qū)與西部gs24-22井區(qū)板2油組上部沉積儲層的差異；解釋了qd3-1井區(qū)碎屑巖沉積與歧東上升盤埕北低斷階區(qū)特殊巖性沉積的差異。沙一下沉積期后北部物源南進(jìn)的演化過程仍有待研究。

(2)原有的研究或?qū)⒄麄€(gè)沙一下亞段作為一個(gè)單元開展沉積體系研究、或范圍過小，地震與地質(zhì)相結(jié)合開展沉積研究應(yīng)保證縱向單元獨(dú)立、可靠，工區(qū)范圍恰當(dāng)。

圖6　歧北凹陷東緣濱Ⅰ油組南部沉積與構(gòu)造關(guān)系Fig.6　Relationship between deposition and structures in the southern oil formationBin I, east of the Qibei sag

(3)復(fù)雜陸相盆地多物源沉積體系的研究依賴地震資料的有效運(yùn)用，即便對于深層、多物源體系復(fù)雜沉積，地震沉積學(xué)綜合研究仍然可以取得較好的效果。地震沉積學(xué)不只是切片、分頻等地球物理技術(shù)方法，而是對沉積體系及其演化進(jìn)行的地震、地質(zhì)綜合研究。

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A comprehensive study on the multi-source lower Sha-1 submember in the western margin of Qibei Sag

KONG Ling-jiang，LI Lian-min

(Exploration and Development Research Institute of Dagang Oilfield, Tianjin 300280，China)

Abstract：The lower submember of the Sha-1 member is the main oil-bearing strata in the Central Beach area of Dagang Oilfield, which has a deep burial depth, and belongs to a deepwater gravity flow depositional system. Previous studies determined the distribution of sedimentary sand bodies mainly based on drilling, well logging and mud logging data. However, the evolution of multidirectional sources and sedimentary facies are poorly understood for the scarcity of seismic data. Based on geological researches, this study focused on seismic sedimentology, structural features and sedimentary distribution during different sedimentary periods of lower sha-1 submember, and then analyzed the controls of source system, sedimentary evolution and structures on the deposition. The prediction results of reservoirs have been validated by the late exploration and development of boreholes.

Keywords：multi-source system; gravity flow; seismic sedimentology; seismic attributes optimization; accommodation zone; Dagang oilfield